摘要
全球定位系统应用于多种领域中，为户外环境提供准确的地理位置服务，因信号被大型建筑阻挡，在室内的环境中无法使用GPS进行定位。无线传感器网络技术融合传感器技术、嵌入式计算、无线电通信技术和信息处理等技术，传感器节点可以被布置在任意地点，对于室内环境或检测物体的信息可以进行实时监控和收集。基于此，无线传感器网络技术成为室内场所位置服务的重要技术，填补了GPS技术的空白领域，对于室内待测节点定位至关重要。为了节约室内定位成本，减小测距误差，提升定位的精确性，本文改进了对数路径损耗模型，并修正路径损耗参数，在实际环境中进行研究分析。 ZigBee技术具有功耗低、成本低、容易实现等优势，被广泛运用到室内定位中。实际上，电磁波在空间传播时，受到墙体、室内物体陈设等影响，可能发生反射、绕射等，使得信号在传播路径中产生一定的损耗。为减小测距误差，对电磁波传播模型进行研究，选择适用于室内环境中的对数路径损耗模型。由于接收信号波动较大，需要预处理RSSI值，通过实验分析，使用卡尔曼滤波法处理RSSI值的误差较小；分析节点间距离与RSSI值的关系，采用最小二乘法，拟合得到固定的路径损耗参数以及节点的最佳通信距离，从而对信标节点进行合理部署；在定位过程中，选择出合适的信标节点，避免节点共线或接近共线。 本文在对数路径模型估计算法的基础上，提出一种动态对数路径模型算法，为了获得待测节点所处的最小邻区，需要待测节点本身向周围发射信号，接收到RSSI值较大的三个信标节点所形成的区域即为待测节点所在的最小邻区，然后根据该区域内质心的位置关系，初步计算得到路径损耗参数；在此基础上，利用节点间距离与信号强度值的关系得到比例系数，引入修正因子，对路径损耗参数进行修正；在实际环境中部署信标节点，采用三边定位算法对待测节点进行定位。实验结果表明，本文的动态对数路径模型算法的平均定位误差为0.672m，相对于固定路径模型算法的定位精度提高了64％，相对于路径模型估计算法的定位精度提高了42％，相对于修正前的动态路径模型算法的定位精度提高了39％。总的来说，修正后的动态路径损耗模型减小了测距误差，提高了定位精度。
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